Peregrin Hybrid - Small Launch Vehicle

In questi giorni mi è venuta la malsana idea di pensare ad un lanciatore, inutile mettersi in competizione con Neptune e Jarvis pensavo quindi a qualcosa di più piccolo e magari ancora più conveniente nella costruzione.
Nel fare ciò mi sono messo a studiare un pò di roba riguardante missili e razzi per capirne il funzionamento e avere quindi un'idea di cosa mi serve per poter mettere tot peso in orbita. A parte ciò che ho detto sopra, ho trovato un pò di notizie utili, mi sono impuntato su sto cavolo di "propulsione Ibrida", ho il pallino per ste cose, e nel cercare informazioni sono capitato oggi sul sito del CIRA e ho scoperto che ci stanno lavorando, questo mi ha fatto capire che sono anche su una buona strada... Ho due domande:
- La prima: la propulsione scelta è quella "LOx/Wax" "LN2O/Wax" ma Wax cos'è? In inglese significa cera, in altri posti viene affiancata alla paraffina, mettendole insieme nelle ricerche mi sono spuntati riferimenti alla propulsione ibrida. Quindi questo sistema di propulsione utilizzerebbe la cera di paraffina?

- Seconda: può essere una strada buona per un lanciatore a basso costo?

Per "propulsione ibrida" si intende un motore funzionante con un ossidante liquido (tipicamente ossigeno liquido) e una cartuccia di propellente solido (però il Wax non so cos'è). Presenta indubbi vantaggi in quanto la spinta può essere modulata e anche interrotta agendo sull'erogazione dell'ossidante (a differenza di quanto accade con la propulsione solida "pura"); inoltre dovrebbe garantire prestazioni superiori ai propellenti solidi. Infine dovrebbe avere dei failure mode più "benigni" rispetto a quelli di un motore solido o liquido. Il Dream Chaser farà uso di motori ibridi, ma non mi risulta che razzi vettori ibridi siano mai stati lanciati, non so perché... forse come tecnologia non è ancora proprio proprio economica per un razzo a perdere, ma non saprei...

Io credo che un lanciatore a basso costo e unmanned possa essere solo a propellente solido come il Vega

Si, sono d'accordo.
Secondo me l'ideale di razzo leggero low-cost è il lanciatore a tre o quattro stadi, i primi solidi e l'ultimo a ipergolici per consentire gli aggiustamenti in orbita. Capacità di carico da qualche centinaio fino a 2-3000 kg.

Praticamente la configurazione di Vega o del razzo Scout che lanciò il primo satellite italiano (quello però era "all solids").

Si effettivamente se fin'ora non è stata sfruttata un motivo ci sarà

Mi incuriosiva il fatto che da quello che ho letto in giro: facilmente stoccabile come il propellente solido e con le stesse prestazioni del propellente liquido. Bassi costi, sempre relativi al propellente (LOx/Wax oppure LN2O/Wax), bassa pericolosità e tossicità. Ovviamente ogni cosa ha i suoi pro e contro, non sono sufficientemente esperto nella tecnica da poter tirar fuori argomentazioni

Effettivamente ho notato che chiunque ci stia lavorando sottolinea il fatto che questa tecnologia non viene ottimizzata per i lanci.

Io comunque mi rendo disponibile per collaborare a questo progetto (i razzi sono il mio pane )

Non sapevo come chiederti la consulenza

Ora ti sei fregato

mmm... allora ho passato un pò di giorni a cercare, ho trovato che un lanciatore in sviluppo esiste o esisteva, non ho trovato date che superino il 2009. C'è di mezzo il DARPA e forse centra con l'aereo supersonico che stanno costruendo e di cui non ricordo il nome.

Comunque un lanciatore esiste in qualche magazzino, il costruttore è la Lockheed Martin e il propellente è Lox/HTPB la spinta è di 1,400.00 kN, per il payload si parla di 455 kg su enciclopedia astronautica e di 840 kg da altre fonti. Il problema nel trovare informazione è che il progetto si chiama Falcon e ovviamente ciò crea problemi nelle ricerche e si finisce sempre con trovare riferimenti alla Space X e ai suoi Falcon.

Ho anche trovato in giro un ipotetico ISP per i razzi ibridi che va da 300s a 350s.

Questi sono un pò i primi dati che ho trovato, avrei ora una domanda, tanto per capire che strada percorrere. Per creare un lanciatore da usare in orbiter con multistage di che dati ho bisogno?

Qui c'è anche un'immagine:
http://www.globalsecurity.org/space/systems/falcon-lm.htm

Quindi rimani sulla tua idea dell'ibrido?

Lavorare con Multistage è concettualmente simile a Spacecraft, con qualche variante dovuta al supporto dell'autoguida e al non supporto di altre funzioni (animazioni ecc). C'è un file config e un file autoguida, oltre al classico file di scenario. Per farti un'idea, guarda un po' nelle strutture delle directory dei pacchetti dei nostri razzi e curiosa dentro i files...
I dati che servono sono i pesi dei vari stadi, la spinta dei propulsori, il tempo di accensione (quest'ultimo va ricavato dal quantitativo di carburante, spinta e isp tramite un calcolo matematico). Multistage è versatile perché usando un trucchetto (quello dei "boosters fantasma") si possono aggiungere tanti effetti carini anche senza dover programmare nulla (il fumo al lancio, il max Q, i bulloni esplosivi, eccetera).
Altrimenti puoi usare Velcro Rockets, molto usato su Orbit Hangar e che presenta qualche svantaggio ma anche alcuni vantaggi rispetto a Multistage, ma qui non ti so aiutare...

Parlando di modellazione, logicamente sta a te progettare il razzo a tuo gusto; posso suggerirti che, se vuoi il massimo del realismo e hai dimestichezza di geometria dei solidi e voglia di spulciare dati su Encyclopedia Astronautica, potresti dimensionare i serbatoi (e quindi il razzo) in base alla reale capienza che dovrebbero avere... ma qui si va sul complicato...

Dimensione serbatoi?
Torna utile questo??

http://dl.dropbox.com/u/43305405/CalcoloVolumePeso.xls

L'immagine postata mi sta intrigando molto

Mi attira l'idea Ibrida, più che altro perchè mi preferisco lavorare su qualcosa che non c'è già

Si multistage è la base su cui voglio lavorare, ho già dato un'occhio ai vostri lanciatori e questa cosa dei trucchetti mi piace

Per la modellazione, fisicamente esiste solo quell'immagine e anche su PDF che ho trovato l'immagine è sempre quella. Non penso abbia mai volato sennò avrei trovato più notizie. Però come forma non mi dispiace Per il dimensionamento se trovo più dati non mi dispiacerebbe seguire i dati reali, ho svariate idee in testa devo riordinarle prima di partire

Penso che svilupperò comunque qualcosa di principalmente mio, magri con possibilità di sviluppo futuro

Guardando un pò quello che hai scritto ho praticamente già i dati principali per poter sparare qualche numero, ti ringrazio

Aggingo un commento spassionato a Ripley: Ti voglio bene


Ho una domanda da niubbo atomico, mi gira in testa e devo farla, il motore ha una spinta di 1400kn, al momento non so la dimensione che hanno, ma la mia domanda è: un motore da quella spinta, due motori in teoria spingono il doppio... giusto? Ovviamente consumando anche il doppio. E di seguito un aumento di spinta cosa comporta relativamente al Payload?
Il mio obbiettivo rimane sempre quello di un lanciatore leggero, magari anche in dimensioni, però sapere fin dove posso arrivare mi piacerebbbe

Sembrerà strano, ma una spinta più alta al decollo non fornisce un proporzionale miglioramento del payload, ma anzi in linea teorica un peggioramento, banalmente perché invece del peso di UN motore, ti devi portare appresso il peso di DUE (il rapporto tra peso "dry" e peso del carburante è molto importante)...
In realtà il miglioramento c'è, perché più spinta ti consente di superare più velocemente le prime fasi del volo, che sono quelle più penalizzanti, ma il valore fondamentale per un motore non è la spinta, ma l'ISP.

In genere la spinta va dimensionata per superare il peso al decollo (altrimenti il razzo non si alzerebbe!), di un fattore tra il venti e il quaranta/cinquanta percento, non di più altrimenti lo stress sulle strutture sarebbe troppo alto. Per motori degli stadi superiori, la spinta può essere proporzionalmente minore e per quelli destinati ad operare in orbita, il rapporto spinta/peso non è determinante e non importa che la spinta sia superiore alla massa (ovvio, non deve essere troppo bassa altrimenti farebbe troppa fatica a vincere l'inerzia del veicolo).

Matt44 ha scritto:

...Aggingo un commento spassionato a Ripley: Ti voglio bene

La mia donna è gelosa!!

Quindi, il peso dell'intero razzo al decollo dev'essere inferiore alla spinta sennò resta li a fare tante scintille, ma non dev'essere troppa la differenza sennò rimane strizzato.

Ora gioco un pò con queste informazioni.

ripley ha scritto:

Matt44 ha scritto:

...Aggingo un commento spassionato a Ripley: Ti voglio bene

La mia donna è gelosa!!

Vabbè mi rifarò con il foglio excel

Un suggerimento: il modello atmosferico usato su Orbiter (in particolare da Multistage) sembra penalizzare di più i veicoli "piccoli", quindi faresti bene a pensare a un rapporto spinta/peso abbastanza "interessante" per vincere questo problema. Oltretutto una struttura più piccola ha teoricamente meno problemi di robustezza, quindi vai di gas! Prova a guardare le specifiche di Vega per quanto riguarda il rapporto spinta/peso (ha un bel "calcio" al primo stadio).

Bel suggerimento me lo segno nelle cose da fare

Sto cercando il calcolo per il tempo di accensione ma non lo trovo, avete qualche indirizzo?

Rieccomi, nell'ultima settimana ho spulciato la rete per trovare ciò che mi serviva, anche solo u un minimo per avere dei dati da utilizzare e magari elaborare. Ho trovato un pò di cose interessanti che mi hanno permesso di tirare fuori qualche numero e capire un pò il funzionamento di questo particolare motore. Ovviamente finchè qualcuno non utilizzerà questa tipologia di propulsione per un lanciatore il mio progetto rimarrà solo virtuale, ciò non ostante sono entusiasta di poter sviluppare qualcosa del genere.

Quindi vorrei chiedere se è possibile spostare questa discussione nello sviluppo addon oppure se conviene che ne apro una nuova dedicata al progetto. Se decidete di spostarla vorrei che il titolo diventasse "Hybrid-SLV (Small Launch Vehicle)".

Matt44 ha scritto:

Sto cercando il calcolo per il tempo di accensione ma non lo trovo, avete qualche indirizzo?

tempo accensione = (quantitativo carburante * ISP * 9,81)/(spinta motori in Newtons).

Grzie Andrew, ho fatto qualche prova ma non ho capito il risultato mi esce un numeraccio abbastanza grosso, vorrei chiederti da astroniubbo le unità di misura per lo meno dei quantitativo di carburante e del tempo di accensione, gli altri li so, almeno penso
ISP= secondi
9,81= è la gravità
Spinta= in Newton... Kilonewton o proprio Newton?
Il resto non lo so...

Ho fatto una prova anche con i dati di Vega, come prova del nove:
Carburante= 88000 kg?
ISP= 280 s
Spinta= 3040 Kn
Risultato= 79512 cos'è?

pensavo di trovarmi davanti al massimo un numero di 3 cifre invece mi è partito un'embolo

Newtons, proprio Newtons.

Oppure, che è lo stesso, al numeratore non moltiplichi per l'accelerazione di gravità, e al denominatore metti la spinta in Kg anziché in N (devi comunque fare la conversione, quindi quel 9,81 da qualche parte ce lo devi infilare).

Nel tuo caso, ti viene un numerone perché hai usato i chilonewtons al denominatore: basta quindi dividere per mille il tuo risultato, quindi il tempo di accensione è 79,5 secondi (io di solito approssimo all'intero). Facciamo 80 secondi.

Divido per mille alla fine che è più veloce da fare, ma mi segno la tua risposta

Mi sorge una domanda:
- Ho visto in giro che l'accensione del primo stadio di Vega è di 107 secondi, il mio risultato qui è di 80... cosa mi sfugge?

Si, ho visto... o c'è qualche inaccuratezza nei dati pubblicati, oppure dipende dal fatto che essendo a propellente solido, la spinta tende lentamente a ridursi man mano che si esaurisce la grana, aumentando quindi in proporzione il tempo di accensione rispetto a quello che esce dal calcolo. Comunque il procedimento è quello

No certo non dubitavo del calcolo che mi avevi dato

Questa cosa che mi hai detto potrebbe però tornarmi utile per definire bene la durata della spinta dell'ibrido

Grazie!

Intanto ho anche iniziato a disegnarlo prendendo molta ispirazione da vega che mi piace molto, anche perchè poi non è che ci si possa sbizzarrire poi tanto su una supposta di 30/40 metri

Grazie Fausto per lo spostamento della discussione

Ho iniziato a lavorare seriamente al progetto da qualche settimana, grazie agli aiuti di Andrew sono riuscito a trovare tutto il necessario per sviluppare il mio lanciatore leggero. Oggi ho iniziato ad integrare il razzo in orbiter, sicuramente ho molte cose da sistemare ma le prospettive sulla carta sono buone.

Intanto posto due immagini tanto epr far vedere quello chè sarà e il logo ufficiale: